Ce que vous devez savoir sur la conception générative

Progrès dans la conception numérique

Les outils de conception et de simulation numériques ont changé la façon dont les ingénieurs et les concepteurs travaillent. Au cours des dernières décennies, ces outils sont devenus plus rapides et plus riches en fonctionnalités à mesure que la puissance de calcul est devenue moins chère et plus accessible. Les gros problèmes qui s'exécutaient sur des superordinateurs ou des clusters hautes performances il y a cinq à dix ans peuvent désormais s'exécuter sur votre ordinateur portable.

Dans le même temps, les informaticiens ont créé des algorithmes et des schémas d'optimisation, comme l'apprentissage automatique et l'intelligence artificielle, qui peuvent traiter de grands ensembles de données et résoudre des problèmes complexes avec des milliers, voire des millions de variables.

De plus en plus, les éditeurs de logiciels d'ingénierie intègrent des fonctionnalités de conception générative dans des packages CAO de base ou les proposent comme un simple module complémentaire. Dans d'autres cas, des outils de conception générative et d'optimisation de la topologie sont intégrés aux packages de simulation.

Les packages de simulation offrent généralement plus de bascules et de contrôles que les modules complémentaires de CAO, mais ils nécessitent également un certain niveau d'expertise qui accompagne l'exécution de packages d'éléments finis. Des améliorations significatives ont été apportées à ces programmes, dans lesquels les utilisateurs fournissent des commentaires pour les rendre meilleurs et plus utiles.

Qu'est-ce que la conception générative ?

Bien que de nombreux ingénieurs aient accès à des outils de conception générative, ils ne savent pas toujours ce qu'est la conception générative ni à quoi elle sert. La conception générative combine trois disciplines différentes (conception, simulation et optimisation) pour créer une simulation paramétrique surpuissante qui prend en compte des milliers à des millions de degrés de liberté.

En pratique, un concepteur commence par un espace blanc ouvert et l'ordinateur travaille pour remplir le matériel uniquement là où il est nécessaire. L'ordinateur définit le modèle optimal (l'un d'un ensemble de très bonnes solutions) plutôt que le modèle optimal (le meilleur absolu) pour votre ensemble d'entrées donné.

La conception générative ne peut pas produire la meilleure solution absolue car les schémas d'optimisation ne peuvent pas fournir de certitude sur la qualité d'une conception particulière par rapport à toutes les autres conceptions possibles.

Avantages de la conception générative

Même si la conception générative ne produit pas le résultat optimal, elle offre de nouvelles méthodes de travail plus efficaces. Avant cette technologie, vous deviez sélectionner quelques paramètres et créer un plan d'expériences (DOE) qui testait les performances de la pièce sur ces variables. Cette approche est puissante, mais nécessite beaucoup de temps pour préparer les modèles, extraire les résultats et tirer une conclusion sur la meilleure solution.

Alternativement, vous pouvez apporter de petites améliorations incrémentielles à une conception existante pour optimiser un ensemble de fonctionnalités; cela peut prendre moins de temps, mais repose sur l'hypothèse que la conception de départ est déjà proche de l'optimum.

C'est là que le design génératif brille. Il produit un bon candidat de conception pour l'ingénieur en peu de temps. Ce gain d'efficacité peut être utilisé pour travailler plus rapidement ou pour sonder l'espace de conception et rechercher des solutions en dehors des concepts d'ingénierie traditionnels.

Lorsque vous regardez une très bonne pièce de conception générative, elle frappe généralement par sa forme abstraite qui conserve toujours des éléments de conception logiques.

Limites de la conception générative

Il est important de comprendre ce que la conception générative ne peut pas faire. La conception générative ne remplacera jamais les ingénieurs concepteurs. Les modèles de conception qui en résultent ne sont aussi bons que les schémas d'optimisation, qui s'améliorent mais ne sont pas parfaits.

Par exemple, prenons le cas de la fusion laser sur lit de poudre métallique (L-PBF) où le besoin de supports peut rendre une pièce difficile, voire impossible à fabriquer à grande échelle.

La plupart des programmes de conception générative ne tiennent pas compte de la façon dont la pièce sera fabriquée, de sorte que les ingénieurs doivent toujours utiliser les principes de conception pour la fabrication additive (DFAM) pour aider à créer une meilleure pièce qui réduirait ou éliminerait le besoin de supports, un processus qui nécessite une analyse détaillée compréhension du processus de fabrication. Dans un environnement de produit, ces considérations ont des implications sur le coût et le rendement des pièces.

Implications de la conception générative

Compte tenu de la popularité croissante du design génératif, à quoi ressemble l'avenir ? Tout d'abord, les outils de conception générative peuvent aider les ingénieurs concepteurs à atteindre la solution à 80 % beaucoup plus rapidement. Plus tard, cette technologie servira encore mieux les ingénieurs car elle prend en charge des systèmes plus complexes, comme l'impact dynamique et les pièces en contact.

Pour tirer parti de ces avantages, les ingénieurs concepteurs devront développer les compétences nécessaires pour utiliser avec compétence les outils de conception numérique. Les frontières entre les ingénieurs de conception et d'analyse/simulation continueront de s'estomper à mesure que ces types d'outils deviennent plus disponibles et orientent les cycles de développement de produits.

Si vous souhaitez tirer parti de la conception générative pour votre prochain projet, les experts de Fast Radius peuvent vous aider. Nos ingénieurs sont des experts de la conception numérique, de la simulation et de l'optimisation, et nous serons ravis de discuter de vos besoins.

Contactez-nous pour en savoir plus et consultez notre centre de ressources pour obtenir des informations sur les dernières technologies de fabrication.

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